Цифро-аналоговый преобразователь на TDA1540 — Часть 3

ЦАП на TDA1540

Начал выпускать ​​плату S/PDIF конвертера серийно, благо деталей на три десятка экземпляров я уже прикупил. Могу предложить плату всем желающим по умеренной цене. Есть вариант приобретения платы и вставки ее в Ваш CD плеер самостоятельно. Можно рассмотреть вариант реализации мной S/PDIF входа в Вашем CD плеере для чего нужно будет прислать CD плеер на апгрейд.

Эксперименты

Вместо разделительного трансформатора Protec (немецкий профессиональный трансформатор из студийной аппаратуры конца 70-х, достаточно нейтральный по звуку) поставил ФНЧ 3-го порядка собранный на операционных усилителях из Эстонии 001 MAC-156 и на конденсаторах из нее же.

Звук DAC –а стал более чистым и натуральным, сцена стала значительно шире. С трансформатором звук по-своему интересный, насыщенный и слитный. С операционными усилителями звук получается более легким и с ровным тональным балансом.

Из опыта изучения дорогих DAC –ов, почти у всех на выходе стоят фильтры низких частот, трансформаторов нет нигде. Для получения хорошего звука в их выходных аналоговых цепях должны стоять качественные детали.

В качестве разделительного конденсатора на выходе пробовал ставить разнообразные электролиты: Elna Silmic, Ничикон, Tasla из Эстонии 001. Звучат они на порядок хуже пленки или бумаги в масле. В результате применил в качестве разделительного конденсатора старый бумаго-масляный Бош.

После экспериментов собрал назад Philips-204, поставил цифровой фильтр SAA7030, вернул на место все питания. Звучит он как стандартный CD плеер Philips, в целом нормально, с фирменным почерком, но немного замылено, крикливо и с искаженным тональным балансом.

У меня складывается впечатление, что для микросхемы ТДА1540 цифровой фильтр не особо полезен — делать из 16 бит 14 не логично. Возможно еще SAA7030 не слишком удачная микросхема, я считаю, что она явно искажает и портит звук. Высокие частоты с ней более четкие, но тональный баланс — кривой. Без SAA7030 присутствуют слегка ощутимые помехи плохо отфильтрованных ВЧ, но звук в итоге — более натуральный.

В целом без нее слушать в самый раз. А вот ставить резистор для преобразования тока в напряжение и дальнейший ламповый каскад ФНЧ — идея не самая лучшая.

Я считаю, что в CD плеерах Philips не сильно качественный тактовый генератор и плохие тайминги. Сильное влияние лампового тактового генератора на звучание в CD плеера говорит о низком качестве штатного. Музыкальный ПК с хорошей звуковой картой и хороший DAC и без лампового тактового генератора звучит очень хорошо. Субъективно звук от музыкального ПК гораздо интереснее чем от родного транспорта CD плеера. Несмотря на известные преимущества – CD плееры Philips первого поколения имеют много недостатков и хороший потенциал для апгрейда. Как реализованы аппараты других производителей на микросхемах ТДА1540 неизвестно.

Сравнение звучания

Об Эстонии 001 все говорят, что она уверенно переигрывает CD плееры Philips, что вполне возможно, учитывая объективные факты. В Эстонии стоят хорошие конденсаторы, углеродистые резисторы, качественные операционные усилители и огромный кварц, у которого на выходе амплитуда сигнала втрое больше амплитуды чем у Philips (следовательно — меньшее влияние шумов и т.д.).

Сравнивал свой DAC и ФНЧ с апгрейдированным CD плеером Arcam. В Arcam стояли микросхемы ТДА1541, операционные усилители в преобразователе ток/напряжение и дорогой трансформатор на выходе. Мой DAC звучал в чем-то более натурально и с немного большим расширением, но разница с Arcam была не слишком велика.

Потом сравнивал свой DAC и апгрейдированным CD плеером ARCAM и дорогим DAC –ом на микросхеме PCM58. Последний по всем параметрам на порядок переиграл мой DAC. Когда включаешь ЦАП на PCM58 после DAC –а на ТДА1540, понимаешь, что всего гораздо больше, все гораздо подлиннее (слушал звучание джазовых концертов в филармонии, органного зала).

Не знаю какая в этом ARCAM реализация, в других подобных DAC -ах, которые похоже звучали — гора прецизионных, малошумящих и дорогих компонентов, балансные, дифференциальные фишки, хитрые алгоритмы калибровки, термостатирование тактового генератора и т.д.

Есть знакомый, который активно экспериментировал с DAC –ами на ТДА1541. Я нашел объявление о продаже проигрывателя Telefunken на микросхемах PCM56, показал ему. Через месяц оказалось, что он его куаил, послушал — послушал, не понравилось. Потом подключил к нему вход S/Pdif – стало лучше, но все равно НЕ фонтан. Затем переделал новую свою реализацию — очень понравилась. В результате DAC на ТДА1541 он продал. Факт из жизни. Сам я микросхему PCM63 не слушал, ничего сказать не могу …

Но, DAC -и и плееры на микросхемах ТДА1540 звучат также интересно, приятно и достойно, особенно учитывая их цену.

Цифровой фильтр

Относительно отключения ЦФ: Стоит попробовать изменить схему аналогового фильтра на выходе, например — увеличить его порядок. Но с этим связаны определенные сложности – если будет больше каскадов, будет большее влияние на сигнал. Если это активные фильтры – появляются обратные связи… Даже если это просто пассивные фильтры — все равно происходит изменение фазы сигналов с различными частотами, разное время прохождения, влияние последующих каскадов на предыдущие.

Как играет DAC с пассивным фильтром неизвестно, нужно пробовать, слушать, мерить. У меня было желание попробовать пассивные фильтры, но, до реализации не дошло.

Для того, чтобы каждый следующий каскад фильтра по минимуму влиял на предыдущий, нужно, чтобы его сопротивление было на порядок больше. Если начинать с 100 Ом, и далее по порядку: 100, 1000, 10000, 100000, 1000000. На выход такого фильтра нужно разве что буферный ламповый каскад ставить. Как обстоит дело с несвязанными контурами не знаю. Надо пробовать.

В каждой NOS микросхеме DAC –а звук интересен по-своему, выбор своего звука — дело индивидуального вкуса. А по ПЛИС в качестве цифрового фильтра и его целесообразности судить трудно. Возможно есть определенные удачные реализации. Знаю, что некоторые DAC -и, которые хорошо звучат без переделок просто набиты различными цифровыми микросхемами, в том числе процессорами и ПЛИС «под завязку».

Относительно отключения SAA7030 в CD плеерах Philips первого поколения — в них скорее всего плохо реализован тактовый генератор (он входит в состав микросхемы SAA7000). Если вместо встроенного генератора тактовых импульсов установить ламповый клок — получим очень заметный эффект улучшения звучания. Думаю, что, если вместо лампового поставить хороший транзисторный — также будет большой эффект. И еще, в стоковом варианте питание микросхемы SAA7000 — очень плохое, источник ее питания дает много шумов, поэтому и такт таким получается.

Можно попробовать организовать питание микросхемы SAA7000 от отдельной обмотки трансформатора. Получим меньше шумов различной природы от цифры и аналога. С отдельной обмоткой трансформатора будет минимизация эффекта токовых петель. Трансформатор то там один и обмотки одни.

Складывается впечатление, что перед отключением цифрового фильтра нужно позаботиться о хорошем тактовом генераторе и тайминге, иначе результат может быть неоднозначным.

Я свои эксперименты начал с реализации лампового тактового генератора по мотивам уважаемого Аббаса. Благо в качестве активного элемента нужна только одна лампа. Перепробовал разные лампы, различные напряжения, кенотроны, дроссели. Вывод вполне соответствует описанным — почерк звука различных ламп в аналоговых цепях соответствует почерку при использовании их в качестве генератора тактовых импульсов DAC. Лучше звучат классические иностранные лампы или советские октальные старых лет.

Тактовый генератор

Если есть желание, попробуйте собрать тактовый генератор и на лампе и сравнить со штатным, который установлен в CD плеере. Особенности лампового тактового генератора в высоких напряжениях питания, малом влиянии шумов, отсутствие сетевых токов и тому подобном. Но все же, ламповый генератор не догма, думаю, что можно без проблем реализовать хороший и на транзисторах. В дорогих DAC -ах в качестве тактового генератора (наверное, для реклокинга или асинхронного тактирования) видел готовые задающие генераторы в больших металлических корпусах.

Для пробы приобрел современную микросхему тактовых импульсов в корпусе SOT23-6. Хотел ее применить для задающего генератора, благо время нарастания фронта у нее — 2 нс и стоит она 95 коп. Собрал классический макет генератора тактовых импульсов с кварцем в обратной связи. Собирался запитать его от стабилизатора 7805 и посмотреть устойчиво ли он работает. Сотрудник предложил вместо 7805 попробовать лабораторный блок питания, выставив нужное напряжение. Выставил, подключил через дроссель и конденсатор (поставил электролит и параллельно керамику). Тактовый генератор запускался нестабильно, форма сигнала получилась не самая лучшая, хотя на осциллографе форма напряжения питания была вполне нормальная. Долго выяснял в чем дело — оказалось, что у лабораторного блока питания недостаточно стабилизированное напряжение. После того как поставил стабилизатор 7805 — все стало на свои места, форма сигнала на выходе стала хорошей, тактовый генератор запускается — стабильно. Всем советую обращать внимание на реализацию блока питания задающего генератора, так как от него зависит спектр выходного сигнала.

Еще о тайминге и CD плеерах. Читал, что были несколько вариантов CD плееров Philips-303: с тактовым генератором на микросхеме SAA7000 и с генератором и декодером на дискретных элементах. Говорят, что последние звучат значительно лучше.

А по клокам — все просто, как по мне, то достаточно простой тактовый генератор можно собрать на лампе 6Н23П (ECC88 Tesla). Для устойчивой работы генератора на 6Н23П без резистора между сеткой и напряжением питания (на схеме верхний резистор 100 к) требовалось лишь 25 В анодного напряжения. При этом генератор на ECC88 Tesla с золочеными ножками звучал на порядок интереснее, чем с лампами советского производства. Но даже на советских лампах можно оценить его плюсовой вклад в звучание. Различные виды готовых ламповых тактовых генераторов (клоков) можно приобрести у Аббаса. Добавлю схему, свободно доступную на других форумах.

Электронный коммутатор входов

Дописал прошивку для ПЛИС «электронный коммутатор входа» для платы с S/PDIF входом. Чтобы можно было, при установке платы в CD плееры с микросхемой ТДА1540, при подаче сигнала на его цифровой вход слушать музыку с внешнего транспорта, при отсутствии сигнала — музыку с привода CD плеера.

Еще открыт вопрос с различными электронными реле, штатно стоящими в CD плеерах, неизвестно они нормально открытые или закрытые. Наверное, при переделке CD плеера — потребуется одно реле отключить, другое — замкнуть. Ничего хорошего они со звуком не делают, только добавляют лишние цепи на пути сигнала.

Сначала думал в качестве коммутатора применить обычные реле, но, оказывается там есть свои нюансы. У реле есть минимально допустимый ток через контакты. Если через замкнутые контакты ток не идет, они со временем окисляются, фронты импульсов валятся, и в результате к сигналу добавляются гармоники. А реле с золочеными контактами стоят дорого.

Послушал пару часов ПЛИС со старой и новой прошивкой от источников разного цифрового сигнала. Разницы в звучании, обусловленной влиянием прохождения цифрового сигнала как от транспорта, так и от приемника S/PDIF я не услышал. Думаю, влияние ПЛИС минимально – у нее значительно лучшие параметры чем у цифровых микросхем, которые стоят в CD плеерах Philips, и работает она — синхронно. 

Учитывая, что в большинстве дорогих заводских DAC –ов и звуковых картах различных ПЛИС «Altera» и «Xilinx» установлено «выше крыши» и параметры у них хорошие, считаю свое решение – нормальным. С другой стороны – для коммутации входов всегда можно поставить реле.

Обсуждение 

RSD = Суть понятна – ПЛИС. Аббас, ты сам то что думаешь о ее применении в высококачественном тракте?

Abbasz = Все зависит от реализации, музыкальные ПК то играют… некоторые.

RSD = На Али Экспресс плата с ПЛИС стоит копейки, можно просто покупать и ее оттуда выковыривать. Я вот купил, но не сделал из-за того, что меня с этой ПЛИС -кой накрыла «измена». Подумал, вот опять напаяюсь до потери сознания, кенотронов понаставлю с трансформаторами, а получится — ерунда, на кого потом валить? А сейчас уже есть на кого.

Abbasz = Так выковыривать то оно конечно — можно, но они же ни технической документации ни даташитов не дают, надо сидеть разбираться, а у Александра все четко – что нужно, то и сделает.

RSD = Там всё просто — на входе IIS, на выходе цифровой фильтр или 2 микросхемы ТДА1540. Что не умаляет, естественно, т.к. они там Бог его знает, что напрограммировали, а тут всё супер.